Flight control system design for hypersonic reentry vehicle based on LFT-LPV method

Gaohua Cai; Jianmei Song; Xianxiang Chen

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Flight control system design for hypersonic reentry vehicle based on LFT-LPV method

机译：基于LFT-LPV方法的高超声速再入飞行器飞行控制系统设计

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An angle-of-attack tracking control system is designed for the hypersonic reentry vehicle, whose aerodynamic parameters vary dramatically during reentry phase. The linear parameter-varying (LPV) theory based on linear fractional transformation (LFT) model (named as LPV-LFT method) is applied to design the controller for hypersonic reentry vehicle. Longitudinal moment trim of the hypersonic reentry vehicle is made along the desired flight trajectory, and a damping feedback loop is firstly designed to improve the system's damping and static stability. Then, the linear dynamics model with damping feedback loop is established in LFT structure and treated as the controlled plant, and a parameter-varying reference model is utilized to guarantee the transient performance. The effectiveness of the proposed angle-of-attack tracking control system is validated through the frequency domain analysis and step response simulations. Finally, the actual angle-of-attack command tracking simulations using the nonlinear time-varying mathematical dynamics model are carried out to verify the accuracy and robustness of the hypersonic reentry vehicle control system.

机译：针对高超音速再入飞行器设计了攻角跟踪控制系统，其空气动力学参数在再入阶段有很大变化。应用基于线性分数变换（LFT）模型（称为LPV-LFT方法）的线性参数变化（LPV）理论设计高超音速再入飞行器的控制器。高超声速再入飞行器的纵矩修整是沿着所需的飞行轨迹进行的，并且首先设计了阻尼反馈回路，以改善系统的阻尼和静态稳定性。然后，在LFT结构中建立了带有阻尼反馈回路的线性动力学模型，并将其视为受控设备，并利用参数可变参考模型来保证瞬态性能。通过频域分析和阶跃响应仿真验证了所提出的攻角跟踪控制系统的有效性。最后，利用非线性时变数学动力学模型进行了实际的攻角指令跟踪仿真，以验证高超音速再入飞行器控制系统的准确性和鲁棒性。

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来源
《Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers》 |2014年第g7期|1130-1140|共11页
作者
Gaohua Cai; Jianmei Song; Xianxiang Chen;
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作者单位

Key Laboratory of Dynamics and Control of Flight Vehicle, Ministry of Education, School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing, P.R. China;

Key Laboratory of Dynamics and Control of Flight Vehicle, Ministry of Education, School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, P.R. China;

Beijing Institute of Computer Application, Beijing, P.R. China;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Hypersonic reentry vehicle; linear fractional transformation; linear parameter varying; parameter-varying reference model;

机译：高超音速再入飞行器;线性分数变换线性参数变化;参数变化参考模型;

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